(57)【要約】      （修正有）【課題】  簡単でかつより確実に、貫通孔に給電ピンを挿入して接合でき、所定のアンテナインピーダンスが安定して得られる平面アンテナを提供する。【解決手段】  誘電体又は磁性体からなり表面から裏面に貫通する貫通孔を有する基板と、表面に形成された第１電極と、裏面に形成された第２電極と、貫通孔に挿入された給電ピンとを有する平面アンテナであって、給電ピンの横断面形状と貫通孔の横断面形状の一方の横断面形状は円形であり、他方の横断面形状は多角形であり、給電ピンは、その外周の複数の部分で貫通孔の内壁に接するように貫通孔に挿入されている。【選択図】図１
2006311518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体又は磁性体からなり表面から裏面に貫通する貫通孔を有する基板と、前記表面に形成された第１電極と、前記裏面に形成された第２電極と、前記貫通孔に挿入された給電ピンとを有する平面アンテナであって、前記給電ピンの横断面形状と前記貫通孔の横断面形状の一方が円形であり、他方が多角形であるとともに、前記給電ピンが外周の複数部分で貫通孔の内壁に接するように挿入されていることを特徴とする平面アンテナ。
【請求項２】
前記給電ピンの前記貫通孔の内壁に接する複数の部分が、前記給電ピンの外周上において略等間隔に位置することを特徴とする請求項１に記載の平面アンテナ。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記基板の表面から裏面に向かって徐々に細くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面アンテナ。
【請求項４】
前記給電ピンの前記貫通孔の内壁に接する部分が、４〜６箇所であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項５】
前記給電ピンの前記貫通孔の内壁に接する複数の部分が、それぞれ前記貫通孔の内壁と面接触することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項６】
前記給電ピンの横断面形状は多角形であるとともに前記貫通孔の横断面形状は円形であり、前記給電ピンの外周の角部がそれぞれ前記貫通孔の内壁に接していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項７】
前記給電ピンは、その先端が前記基板の貫通孔より突出する突出部を有するとともに、前記突出部の横断面形状は円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の平面アンテナ。
【請求項８】
前記給電ピンは、前記突出部の外径が前記基板の貫通孔内に配置された部分の外径より小さいことを特徴とする請求項７に記載の平面アンテナ。
【請求項９】
前記給電ピンは、前記基板の貫通孔内に配置された部分の横断面形状が多角形であることを特徴とする請求項７又は８に記載の平面アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電ピンにより接続される平面アンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳを用いたナビゲーションシステムなどの高周波無線機器においては、各機器の無線周波数に対応した平面アンテナが使用されている。この平面アンテナは、通常、所定の厚みを有する誘電体基板や誘電体フィルムなどの、一方の面にアンテナ放射器となる所定の面積のアンテナ電極を形成し、他方の面におけるアンテナ電極と対向する位置に接地電極を形成したものである。このような構成の平面アンテナを高周波回路などが設けられた基板上に実装する場合には、通常、アンテナ電極を基板から遠い側にして基板に搭載し、誘電体基板を貫通するように設けられた孔に給電ピンを挿入し、この給電ピンの一方をアンテナ電極に接合し、他方を基板上の回路配線に接続している。
【０００３】
この平面アンテナは、高周波の電波を検知する微細な構造の高精度に加工された部品であり、所望の特性の平面アンテナを製造した上でその特性を維持するように基板に接続することが特に重要である。通常、アンテナと基板を接続する場合には、誘電体基板に設けられた貫通孔に給電ピンを挿入し、その頭部とアンテナ電極（パッチ電極ともいう。）とを電気的に接触させた状態で半田付けして固定している。具体的には、図６に示すように、誘電体基板１０１に設けられた貫通孔１０５に給電ピン１００を挿入して、その頭部１０２とパッチ電極１０３とを電気的に接合した状態で半田１０４により半田付けして接続している。
【０００４】
しかし、この接続方法では、この半田付けの際に、溶けた半田１０４が貫通孔１０５と給電ピン１００の間にたれ込み、見かけ上、給電ピン１００が太くなったようになり、給電ピン１００の部分の特性インピーダンスが変化して、その結果、アンテナ特性、すなわち、アンテナ全体としてのインピーダンスが変化してしまい、所望の特性が得られない場合がある。
【０００５】
また、この半田付けの際に、図６に示すように、半田の表面張力などにより溶融した半田１０４が給電ピン１００の頭部１０２とパッチ電極１０３との間に入り込み、給電ピン１００をパッチ電極１０３から浮かせてしまう場合がある。このような状態になると、給電ピン１００とパッチ電極１０３とは直接接続しているものではなく半田１０４を介した半田接続となってしまい、その結果、アンテナ特性、すなわち、アンテナインピーダンスが変化してしまい、所望の特性が得られないという問題が生じる。
【０００６】
さらに半田１０４は、給電ピン１００の頭部１０２の上面にも迫り出すことがあり、平面アンテナの厚みが大きくなり、平面アンテナの設置体積が大きくなる問題が生じる。
【０００７】
このような問題に対処するために、たとえば、特許文献１では、図７（ａ）（ｂ）に示すようなピン構造が開示されている。この特許文献１では、図７（ａ）に示すように給電ピン１００の中央よりやや頭部１０２寄りに誘電体基板１０１の貫通孔１０５よりもわずかに大きくなる凸部１０６を設けて、このような形状の給電ピン１００を誘電体基板１０１の貫通孔１０５に挿入している。このような構造により、給電ピン１００の凸部１０６が貫通孔１０５を押圧して、給電ピン１００の浮きを防止している。すなわち、給電ピン１００をその位置で保持しようとする力が作用する結果、半田の表面張力程度の力では給電ピン１００は浮き上がらず、適切にパッチ電極１０３と接合された状態が保持されるというものである。
【特許文献１】特開２００２−３４４２３０号公報
【特許文献２】特開平９−２６０９３３号公報
【特許文献３】特開平９−８５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、給電ピン１００を貫通孔１０５に圧入する際、給電ピン１００にかかる抵抗がかなり大きくかつ一部分に集中してかかるため、以下のような不都合があった。すなわち、挿入時にアンテナ面に対して給電ピンを垂直にして挿入しないと貫通孔１０５の抵抗に給電ピン１００が負けてしまい、図８のように給電ピン１００が曲がってしまうという問題があった。このようになると、給電ピン１００が貫通孔１０５に確実に装着されないので、インピーダンスが変化して所望のアンテナ特性が得られなくなる。
【０００９】
また装着後の給電ピンは誘電体基板１０１の厚み方向において貫通孔１０５の一部分でしか支えられていないため、給電ピン１００の先端に横方向からの力がかかると図９のように貫通孔とピンとのクリアランス分は動いてしまう危険があるという問題がある。
【００１０】
さらに、誘電体基板１０１と給電ピン１００との接続に半田１０４を用いると、溶けた半田１０４が貫通孔１０５と給電ピン１００の間にたれ込み、見かけ上、給電ピン１００が太くなったようになり、給電ピン１００の部分の特性インピーダンスが変化して、その結果、アンテナ特性、すなわち、アンテナ全体としてのインピーダンスが変化してしまい、所望の特性が得られないという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、簡単でかつより確実に、貫通孔に給電ピンを挿入して接合でき、所定のアンテナインピーダンスが安定して得られる平面アンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上の目的を達成するために、本発明に係る平面アンテナは、誘電体又は磁性体からなり表面から裏面に貫通する貫通孔を有する基板と、前記表面に形成された第１電極と、前記裏面に形成された第２電極と、前記貫通孔に挿入された給電ピンとを有する平面アンテナであって、前記給電ピンの横断面形状と前記貫通孔の横断面形状の一方の横断面形状は円形であり、他方の横断面形状は多角形であり、前記給電ピンは、その外周の複数の部分で前記貫通孔の内壁に接するように前記貫通孔に挿入されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの前記貫通孔の内壁に接する複数の部分が、前記給電ピンの外周上において略等間隔に位置することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る平面アンテナは、前記貫通孔が、前記基板の表面から裏面に向かって徐々に細くなっている事を特徴とする。
【００１５】
またさらに、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの前記貫通孔の内壁に接する部分が、４〜６箇所であることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの前記貫通孔の内壁に接する複数の部分が、それぞれ前記貫通孔の内壁と面接触することを特徴とする。
【００１７】
またさらに、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの横断面形状が多角形であるとともに前記貫通孔の横断面形状は円形であり、前記給電ピンの外周の角部がそれぞれ前記貫通孔の内壁に接していることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの先端が前記基板の貫通孔より突出する突出部を有するとともに、前記突出部の横断面形状は円形であることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンは、前記突出部の外径が前記基板の貫通孔内に配置された部分の外径より小さいことを特徴とする。
【００２０】
またさらに、本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの前記基板の貫通孔内に配置された部分の横断面形状が多角形であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように構成された本発明に係る平面アンテナは、前記給電ピンの横断面形状と前記貫通孔の横断面形状の一方の横断面形状は円形であり、他方の横断面形状は多角形であり、前記給電ピンがその外周の複数の部分で前記貫通孔の内壁に接するように前記貫通孔に挿入されているので、簡単でかつより確実に、貫通孔に給電ピンを挿入して接合でき、所定のアンテナインピーダンスが安定して得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。
【００２３】
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１の平面アンテナ１２４は、図１に示すように、所定の厚みを有する正方形または長方形の平板状の誘電体基板１２１と給電ピン１２０からなる。ここで、誘電体基板１２１の一方の面（表面）のほぼ全面には、アンテナ輻射器となるパッチ電極１２３が形成され、誘電体基板の裏面にはパッチ電極１２３と対向するように接地電極が形成されている。また、誘電体基板１２１には、その基板を厚さ方向に貫通する貫通孔１２２が設けられ、その貫通孔１２２はさらにパッチ電極１２３および接地電極をも貫通している。貫通孔１２２の周辺部分のパッチ電極１２３は、たとえばオーバーコートを形成する方が好ましい。パッチ電極１２３と給電ピン１２０との電気的な接触面積が増し、導通の確保が確実となるためである。
【００２４】
給電ピン１２０は、図１に示すように、基板１２１の貫通孔１２２に挿入されるピン部１２６と、ピン部１２６より径の大きい頭部１２５とを有する導体のピンである。本平面アンテナ１２４では、基板１２１の貫通孔１２２にパッチ電極１２３側から給電ピン１２０のピン部１２６が挿入され、頭部１２５が貫通孔１２２の周囲のパッチ電極１２３に当接する。この頭部１２５は、その外形が貫通孔１２２の内径より大きい円板状部分であり、当接したパッチ電極１２３と電気的に接続される。
【００２５】
以上のように構成された平面アンテナ１２４は、例えば、ＧＰＳ対応の高周波回路などが形成された回路基板１２７に搭載される。この回路基板１２７の平面アンテナ１２４が搭載される箇所には、貫通孔１２２を貫通した給電ピン１２０が挿入されるスルーホール１２８が設けられていて、たとえば、回路基板の裏面に形成された配線に電気的に接続される。すなわち、平面アンテナ１２４の給電ピン１２０がこのスルーホール１２８に挿入されて回路基板１２７に固定されることにより、平面アンテナ１２４が回路基板１２７に実装されるとともに、給電ピン１２０が回路基板１２７上の配線と電気的に接続される。
【００２６】
ここで、特に本実施の形態１の平面アンテナ１２４では、図２（ａ）〜（ｆ）に示すように、基板１２１に形成された貫通孔１２２の横断面形状が円形であって、ピン部１２６の横断面形状が多角形であり、給電ピン１２０のピン部１２６が、その外周の複数の部分で前記貫通孔１２２の内壁に接して、給電ピン１２０が貫通孔１２２内で自在に移動するのを防いでいる。このような係止構造により、本実施の形態１の平面アンテナでは、給電ピン１２０が位置ずれなく貫通孔１２２内の所定の位置に安定して保持され、給電ピン１２０部分における特性インピーダンスの変化幅を極めて小さくできる。
【００２７】
さらに、本発明の手段によると、貫通孔１２２と給電ピン１２０のピン部１２６の接合に半田を用いる必要がないために、給電ピン１２０の部分の特性インピーダンスは変化せず、その結果、アンテナ特性、すなわち、アンテナ全体としてのインピーダンスが変化することはない。
【００２８】
具体的には、本実施の形態１では、給電ピン１２０のピン部１２６の形状は、その横断面における各角（かど）が貫通孔１２２の内壁に接するように設定されている。例えば、ピン部１２６の横断面形状を正六角形にする場合には、その正六角形の中心を通る対角長（最大幅）を貫通孔１２２の横断面形状の直径に実質的に等しく設定する。これにより、ピン部１２６がその側面の各角（かど）において、貫通孔１２２の内壁に、貫通孔１２２の軸と略平行に線接触させることができ、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を防止できる。
【００２９】
尚、本明細書において、ピン部１２６の最大幅が貫通孔１２２の横断面形状の直径に実質的に等しいとは、給電ピン１２０を取り付けたときに容易に外されることがなく、かつ誘電体基板１２４が破損しない範囲で異なっている場合も含むものである。例えば、貫通孔１２２の内径及び給電ピン１２０のピン部１２６の最大幅は、このような平面アンテナでは、通常、０．８ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲に設定されるので、ピン部１２６の最大幅と貫通孔１２２の直径の差が０．２ｍｍ以下の範囲でわずかに異なっていても、ピン部１２６の最大幅と貫通孔１２２の横断面形状の直径とは実質的に等しいという。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態１の係止構造にすると、例えば、貫通孔１２２の内壁全面でピン部１２６の外周に接触させる場合に比較して、給電ピン１２０を貫通孔１２２に容易にかつ確実に挿入することができ、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を防止できるので、その接合部において所定の特性インピーダンスが安定して得られる。
【００３１】
以上の実施の形態１に係る平面アンテナでは、給電ピン１２０が貫通孔１２２の内壁に線状に接する複数の部分が給電ピン１２０の外周上において略等間隔に位置することが好ましく、更に、ピン部１２６の横断面形状は正多角形であることがより好ましい。このように、ピン部１２６の横断面形状を正多角形にすると、ピン部１２６の角部が貫通孔１２２の内壁を外側に向かって均等に押圧するようにでき、より確実にかつより安定して給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入することができる。
【００３２】
さらに、給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入したときに貫通孔１２２の内壁にかかる応力が等間隔となり、貫通孔１２２に対する給電ピン１２０の位置ずれを少なくすることができ、所定のアンテナインピーダンスが安定して得ることができる。
【００３３】
また、本実施の形態１に係る平面アンテナでは、給電ピン１２０が貫通孔１２２の内壁に線状に接する複数の部分の数は、４〜６のいずれかの数、すなわち、ピン部１２６の横断面形状は、四角形、五角形又は六角形のいずれかであることが好ましい。このように、ピン部１２６の横断面形状を四角形、五角形又は六角形のいずれかにすると、ピン部１２６の加工が容易でかつ容易に給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入することができ、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を防止できる。
【００３４】
さらに、本実施の形態１に係る平面アンテナでは、貫通孔１２２は、誘電体基板の表面（パッチ電極が形成された面）から裏面（接地電極が形成された面）に向かってテーパ状に徐々に細くなっていることが好ましい。このように構成すると、貫通孔１２２に給電ピン１２０を容易に挿入でき、かつ給電ピンを確実に固定できる。尚、このテーパ状の貫通孔１２２は、貫通孔１２２の径とピン部１２６の最大幅とが貫通孔１２２全体にわたって上述した実質的に同一である範囲内にあるような微小のテーパ状のものでもよいし、例えば、貫通孔１２２の下半分がピン部１２６の最大幅と実質的に同一の範囲内にあり、上半分が同一性の範囲外にあるテーパ状のものであってもよい。
【００３５】
またさらに、本実施の形態１に係る平面アンテナでは、給電ピン１２０のピン部１２６が貫通孔１２２の内壁に接する線状部分はそれぞれ、図３に示すように、貫通孔１２２の内壁と面接触していることが好ましく、これにより、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を確実に防止できる。
【００３６】
ここで、ピン部１２６と貫通孔１２２の内壁と面接触は、ピン部１２６が貫通孔１２２に挿入される際に、ピン部１２６の各角部が変形したものでもよいし、あらかじめ面接触するようにピン部１２６の各角部１２６ｃを面取り加工したものを貫通孔１２２に挿入したものであってもよい。なお、各角部１２６ｃの大きさとしては、５０〜２００μｍであることが好ましい。
【００３７】
また、前記給電ピン１２０の横断面形状は多角形であり、貫通孔１２２の横断面形状は円形であり、給電ピン１２０の外周の角がそれぞれ貫通孔１２２の内壁に接していることが好ましい。これにより、給電ピン１２０がより大きな領域で面接触するため、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動をより確実に防止することができる。また、貫通孔１２２は誘電体基板１２４に形成されているため、その加工精度によりアンテナ特性に影響を及ぼすこととなる。そのたえ、貫通孔１２２を加工性の容易さから円形とし、給電ピン１２０を多角形に加工することでアンテナ特性に影響を及ばすことなく確実に保持することができる。
【００３８】
また、本実施の形態１に係わる平面アンテナは、図１２（１）の斜視図、同図（２）〜（５）の断面図に示すように、給電ピン１２０の横断面形状が多角形であり、図1に示すように前記基板１２１の貫通孔１２２の横断面形状が円形である場合、前記給電ピン１２０の先端が前記基板１２１の貫通孔１２２より突出する突出部１２６ｂを有し、前記突出部１２６ｂの横断面形状は図１２（５）に示すように円形であることが好ましい。前記給電ピン１２０に突出部１２６ｂを設けることにより、突出部１２６ｂを回路基板１２７に設けられたスルーホール１２８に挿入して固定することにより、平面アンテナ１２３は回路基板１２７に実装される。この時、突出部１２６ｂの横断面形状が円形であるので、回路基板１２７に設けられたスルーホール１２８の横断面形状に係わらず、給電ピンの取り付け方向を回路基板１２７の面内の回転に対して自由に決めることができる。これにより、当該実装作業を効率良く行うことができる。
【００３９】
なお、図１２（１）〜（５）に示す形状以外に、このような横断面形状が円形の突出部１２６ｂは、給電ピン１２０の横断面形状が円形であり、前記基板の貫通孔の横断面形状が多角形である場合でも用いることができる。
【００４０】
さらに、図１２の（１）に示すように、前記給電ピンの突出部１２６ｂの外径は前記基板１２１の貫通孔１２２内に配置された部分１２６ａの外径より小さいことが好ましい。突出部１２６ｂと貫通孔内１２２にある部分１２６ａの径が同じ場合、外径が細いと給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入する際に折れ曲がる場合があるが、外径は回路基板１２７のスルーホール１２８の直径で決まってしまうため大きくすることが出来ない場合がある。突出部１２６ｂの外径をスルーホール１２８に挿入できる大きさとし、貫通孔１２２内にある部分１２６ａの径を大きくすることで強度を大きくすることができ挿入時に折れ曲がる不具合を防止できる。
【００４１】
さらに、本発明に係る平面アンテナは、図１２（２）〜（４）の断面図に示すように、前記給電ピンの前記基板１２１の貫通孔１２２内に配置された部分１２６ａの横断面形状が多角形であることが好ましい。これにより給電ピン１２０が位置ずれなく貫通孔１２２内の所定の位置に安定して保持され、給電ピン１２０における特性インピーダンスの変化幅を極めて小さくできる。
【００４２】
実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２の平面アンテナは、図４（ａ）〜（ｆ）に示すように、基板１２１に形成された貫通孔１２２の横断面形状が多角形であって、給電ピン１２０のピン部１２６の横断面形状が円形である以外は実施の形態１と同様に構成される。このように構成された実施の形態２の係止構造によっても、本実施の形態１の平面アンテナと同様に、給電ピン１２０が位置ずれなく貫通孔１２２内の所定の位置に安定して保持され、給電ピン１２０部分における特性インピーダンスの変化幅を極めて小さくできる。
【００４３】
さらに、本発明の手段によると、貫通孔１２２と給電ピン１２０のピン部１２６の接合に半田を用いる必要がないために、給電ピン１２０の部分の特性インピーダンスは変化せず、その結果、アンテナ特性、すなわち、アンテナ全体としてのインピーダンスが変化することはない。
【００４４】
具体的には、本実施の形態２では、給電ピン１２０のピン部１２６の形状は、その円形の横断面における外周が、多角形の貫通孔１２２横断面における各辺の中央部の内壁に接するように設定されている。例えば、貫通孔１２２の横断面形状を正六角形にする場合には、その正六角形の中心を通る対向辺間の最短部長をピン部１２６の直径に実質的に等しく設定する。これにより、ピン部１２６がその外周の一部においてそれぞれ、貫通孔１２２の内壁に、貫通孔１２２の軸と略平行に線接触させることができ、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を防止できる。
【００４５】
尚、ここでいう貫通孔１２２の横断面形状における最短部長とピン部１２６の直径が実質的に等しいとは、実施の形態１と同様、給電ピン１２０を取り付けたときに容易に外されることがなく、かつ誘電体基板１２４が破損しない範囲で異なっている場合も含むものである。
【００４６】
貫通孔１２２の横断面形状における最短部長とピン部１２６の直径との差が０．２ｍｍ以下の範囲でわずかに異なっていても、実質的に等しいという。
【００４７】
以上のように構成された本実施の形態２の係止構造によっても、実施の形態１と同様、給電ピン１２０を貫通孔１２２に容易にかつ確実に挿入することができ、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を防止できるので、その接合部において所定の特性インピーダンスが安定して得られる。
【００４８】
以上の実施の形態２に係る平面アンテナでは、給電ピン１２０が貫通孔１２２の内壁に線状に接する複数の部分が給電ピン１２０の外周上において略等間隔に位置するように、貫通孔１２２の横断面形状は正多角形であることが好ましく、これにより、ピン部１２６が貫通孔１２２の内壁を外側に向かって均等にバランスよく押圧するようにでき、より確実にかつより安定して給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入することができる。
【００４９】
さらに、給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入したときに貫通孔１２２の内壁にかかる応力が等間隔となり、貫通孔１２２に対する給電ピン１２０の位置ずれを少なくすることができ、所定のアンテナインピーダンスが安定して得ることができる。
【００５０】
また、本実施の形態２に係る平面アンテナでは、給電ピン１２０が貫通孔１２２の内壁に線状に接する複数の部分の数は、４〜６のいずれかの数、すなわち、貫通孔１２２の横断面形状は、四角形、五角形又は六角形のいずれかであることが好ましく、これにより、貫通孔１２２の加工が容易でかつ容易に給電ピン１２０を貫通孔１２２に挿入することができ、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を防止できる。
【００５１】
さらに、本実施の形態２に係る平面アンテナでは、貫通孔１２２は、誘電体基板の表面（パッチ電極が形成された面）から裏面（接地電極が形成された面）に向かってテーパ状に徐々に細くなっていることが好ましく、これにより、貫通孔１２２に給電ピン１２０を容易に挿入できる。尚、このテーパ状の貫通孔１２２は、貫通孔１２２の径とピン部１２６の最大幅とが貫通孔１２２全体にわたって上述した実質的に同一である範囲内にあるような微小のテーパ状のものでもよいし、例えば、貫通孔１２２の下半分がピン部１２６の最大幅と実質的に同一の範囲内にあり、上半分が同一性の範囲外にあるテーパ状のものであってもよい。
【００５２】
またさらに、本実施の形態２に係る平面アンテナでは、給電ピン１２０のピン部１２６が貫通孔１２２の内壁に接する線状部分はそれぞれ、図５に示すように、貫通孔１２２の内壁と面接触していることが好ましく、これにより、給電ピン１２０の貫通孔１２２内における自在の移動を確実に防止できる。
【００５３】
ここで、ピン部１２６と貫通孔１２２の内壁と面接触は、ピン部１２６が貫通孔１２２に挿入される際に、ピン部１２６の各角部が変形したものでもよいし、あらかじめ面接触するようにピン部１２６の各接触部分が加工されたものであってもよい。
【００５４】
また、貫通孔１２２の内壁側の各角部は、Ｒ形状もしくは面取り形状に加工したものであれば、この部分にクラックが入りにくくなりより好ましい。Ｒ形状または面取り形状の寸法については、５０〜２００μｍが適当である。
【００５５】
ここで、本発明の平面アンテナ１２４の製造方法について説明する。
【００５６】
貫通孔１２２を有する誘電体基板１２１を準備し、誘電体基板１２１の一方の面（表面）にパッチ電極１２３となる導電体を印刷する。なお、誘電体基板１２１に貫通孔１２２を形成する方法としては、粉末プレス成形金型による一発成形、あるいは成形体を切削する方法などがあげられる。さらに導電体は、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔなどの導電性材料が用いられ、印刷方法としては、ペースト状の上記導電性材料を誘電体基板１２１のそれぞれの面にスクリーン印刷する方法が用いられる。また導電体を印刷しない場合は、金属箔を両面テープなどで貼り付けることもできる。
【００５７】
印刷した導電体を乾燥した後、所定の温度で熱処理することによりパッチ電極１２３を得る。ここで、パッチ電極１２３の裏面に形成する接地電極は、パッチ電極１２３と同じ工程で印刷した後に乾燥、熱処理しても良く、パッチ電極１２３を形成した後に改めて、印刷、乾燥、熱処理しても構わない。
【００５８】
次に給電ピン１２０は、銅、銅合金等を切削加工及びプレス加工等により所定の形状に加工したものであり、さらに、母材の表面に例えば半田メッキ層等を形成したものである。半田メッキ層は電解半田メッキ等により形成することができる。また錫メッキ、錫＋銀メッキ、錫＋銅メッキ等も形成する事ができる。
【００５９】
さらに、給電ピン１２０を誘電体基板１２１の貫通孔１２２に挿入し、給電ピン１２０の頭部１２５とパッチ電極１２３を当接させて接続させることにより平面アンテナ１２４を得ることができる。
【００６０】
以上の実施の形態１及び２では、誘電体基板を用いて平面アンテナを構成した例について示したが、本発明はこれに限られるものではなく、磁性体基板を用いて構成したものであってもよい。
【実施例】
【００６１】
本発明の実施例について説明する。
【００６２】
（実施例１）
Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系（比誘電率：２０）のセラミックス粉末原料を成形および焼成して外辺寸法２５ｍｍ×２５ｍｍ、厚み４ｍｍで貫通孔を有する誘電体基板を作製した。ここで、貫通孔の横断面形状は円形であり、貫通孔は、粉末プレス成形用金型による一発成形で形成した。誘電体基板の一方の面（表面）にＡｇからなるペースト状の導電体をスクリーン印刷し、導電体を乾燥させた。さらに、誘電体基板の裏面には、前記と同じ導電体を同様の方法で印刷し乾燥させた。次に導電体を形成した誘電体基板を約８５０℃で熱処理することにより、パッチ電極および接地電極を有する誘電体基板を得た。
【００６３】
さらに、横断面形状が多角形であり、母材が銅合金で表面に半田メッキを施した給電ピンを準備し、前記誘電体基板の貫通孔に給電ピンを圧入し、給電ピンの頭部と誘電体基板上のパッチ電極を当接させて接続させることにより評価用平面アンテナを得た。なお、ピン部１２６の最大幅は１．０ｍｍとし、貫通孔１２２の直径はφ０．９８ｍｍとした。
【００６４】
ここで、図１０に本実施例における、給電ピンの横断面形状と貫通孔の横断面形状の関係を示す。なお、図１０の（１）〜（１０）は、本実施例における資料Ｎｏ．１〜１０に対応する。さらに、貫通孔および給電ピンの横断面形状が円形であり、給電ピンの頭部とパッチ電極を半田で接合した従来の平面アンテナを比較例とした。
【００６５】
得られた平面アンテナを用いてインピーダンスのマッチング特性をリターンロスにより測定した。マッチング特性は、スミスチャートより測定した共振周波数のリターンロス値の最大値と最小値の差をばらつき幅とした。さらに、周波数も同時に測定し、最大値と最小値の差をばらつき幅とした。
【００６６】
なお、アンテナ特性の測定方法としては、測定用５０ｍｍ角の接地用金属ジグの給電ピン接合部にメス型ＳＭＡコネクターを接続したものを机上から３０ｃｍ中空に保持した状態で平面アンテナを電気的に繰り返し接続出来る測定環境を作成した。メス型ＳＭＡコネクターは、ネットワークアナライザーの出力ポートに接続し、放射損失の測定モードにてリターンロス値を測定した。
【００６７】
以上の結果を表１に示す。
【表１】
2006311518.tif 000003
【００６８】
本発明の範囲に当たる試料Ｎｏ．１〜１０は、比較例の試料に対してリターンロスばらつき幅も小さく、周波数ばらつきも小さくなっていることがわかる。
【００６９】
特にその中でも試料Ｎｏ．４〜１０は、リターンロスばらつき幅と周波数ばらつきがさらに小さくなっていることがわかり、最も好ましい範囲と言える。
【００７０】
給電ピンが正多角形でない試料Ｎｏ．１〜３は、貫通孔の中心に対しピンの断面重心が一致せず、また挿入したときの回転方向が常に一定ではないため放射電極面の相対位置をずらしてしまい、その結果リターンロスや周波数ばらつき幅がやや大きくなる結果となった。
【００７１】
給電ピンが正多角形のものは、貫通孔の中心に対しピンの断面重心が一致しており、挿入したときの回転方向にかかわらず放射電極面の相対位置が常に一定となり、その結果リターンロスや周波数ばらつき幅が極めて小さくなる。
【００７２】
それに対して比較例は、試料Ｎｏ．１〜１０よりもリターンロスばらつき幅、周波数ばらつき共に大きくなっている。これは、給電ピンの半田付けの際に、溶けた半田が貫通孔と給電ピンの間にたれ込み、見かけ上、給電ピンが太くなったようになり、たれ込み量がばらついていることによりその結果、給電ピンの部分の特性インピーダンスがばらついているためである。
【００７３】
（実施例２）
さらに、図１１に実施例２における、給電ピンの横断面形状と貫通孔の横断面形状の関係を示す。なお、図１１の（１）〜（１０）は、本実施例における資料Ｎｏ．１１〜２０に対応する。ピン部１２６の直径はφ１．０ｍｍとし、貫通孔１２２は内接円の径がφ０．９８ｍｍとなる寸法にし、実施例１と同様の方法で作成し得られた平面アンテナを用いて評価を行った。
【００７４】
また、実施例１と同様に貫通孔および給電ピンの横断面形状が円形であり、給電ピンの頭部とパッチ電極を半田で接合した従来のパッチアンテナを比較例とした。
【００７５】
結果を表２に示す。
【表２】
2006311518.tif 000004
【００７６】
本発明の範囲に当たる試料Ｎｏ．１１〜２０は、比較例の試料に対してリターンロスばらつき幅も小さく、周波数ばらつきも小さくなっていることがわかる。
【００７７】
特にその中でも試料Ｎｏ．１４〜２０は、リターンロスばらつき幅と周波数ばらつきがさらに小さくなっていることがわかり、最も好ましい範囲と言える。
【００７８】
貫通孔が正多角形でないものは、貫通孔の断面重心に対しピンの中心が一致するが、正多角形でないものは、貫通孔の中心に対しピンの断面重心が一致せず、また挿入した時の結果としての貫通孔と給電ピンの位置関係は図示の理想位置関係に対して位置のばらつきが大きかったため放射電極面の相対位置をずらしてしまい、その結果リターンロスや周波数ばらつき幅がやや大きくなる結果となった。
【００７９】
それに対して比較例は、試料Ｎｏ．１１〜２０よりもリターンロスばらつき幅、周波数ばらつき共に大きくなっている。これは、給電ピンの半田付けの際に、溶けた半田が貫通孔と給電ピンの間にたれ込み、見かけ上、給電ピンが太くなったようになり、たれ込み量がばらついていることによりその結果、給電ピンの部分の特性インピーダンスがばらついているためである。
【００８０】
（実施例３）
次に、貫通孔と給電ピンが図３に示すように面接触であるものと、点接触であるテスト品を実施例１の時と同様に各１０個作成し、評価を行った。面接触のテスト品の貫通孔と給電ピンとの接触幅は５０μｍ〜１００μｍであった。点接触であるテスト品は貫通孔と給電ピンとの接触幅は１０μｍ〜５０μｍの範囲であった。評価結果を表３に示す。
【表３】
2006311518.tif 000005
【００８１】
本発明の請求項５の範囲に当たる図３のテスト品は、実施例１及び２に比較してリターンロスばらつき幅もさらに小さく、周波数ばらつきもまた小さくなっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明に係る実施の形態１の平面アンテナの構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１における多角形断面を有するピン部の断面図である。
【図３】実施の形態１において、ピン部の角部を貫通孔に面接触させたときの様子を示す断面図である。
【図４】実施の形態２における多角形断面を有する貫通孔の断面図である。
【図５】実施の形態２において、ピン部の接触部を貫通孔に面接触させたときの様子を示す断面図である。
【図６】従来の平面アンテナにおける給電ピン部分の構成を示す断面図である。
【図７】特許文献１に示された給電ピンの構造を示す図であり、（ａ）は給電ピンを挿入する前、（ｂ）は給電ピンを挿入した後の図である。
【図８】特許文献１に示された給電ピンを基板に挿入したときに生じる一問題点を示す断面図である。
【図９】特許文献１に示された給電ピンを基板に挿入したときに生じる他の問題点を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例１の多角形断面を有するピン部の断面図である。
【図１１】本発明の実施例２の多角形断面を有する貫通孔の断面図である。
【図１２】本発明の平面アンテナに用いるピン部の他の実施形態を示す図であり、（１）は斜視図、（２）〜（４）は同図（１）のａ−ａ’断面図、（５）〜（８）は同図（１）のｂ−ｂ’断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１２０  給電ピン、１２１  誘電体基板、１２２  貫通孔、１２３  パッチ電極、  １２４  平面アンテナ、１２５  頭部、１２６  ピン部、１２６ａ  貫通孔内にある部分、１２６ｂ  突出部、１２７  回路基板、１２８  スルーホール。
【図１】
2006311518.tif 000006
【図２】
2006311518.tif 000007
【図３】
2006311518.tif 000008
【図４】
2006311518.tif 000009
【図５】
2006311518.tif 000010
【図６】
2006311518.tif 000011
【図７】
2006311518.tif 000012
【図８】
2006311518.tif 000013
【図９】
2006311518.tif 000014
【図１０】
2006311518.tif 000015
【図１１】
2006311518.tif 000016
【図１２】
2006311518.tif 000017